Funkcjonowanie narządów zmysłów

człowieka

Zmysły - to systemy postrzegania, za pomocą których organizm odbiera z otoczenia informacje w postaci rozmaitych bodźców: mechanicznych, świetlnych, akustycznych albo chemicznych. Potocznie uważa się, że mamy pięć zmysłów: dotyk, wzrok, słuch, węch i smak. Narządy zmysłów są anatomicznie i fizjologicznie ściśle powiązane z układem nerwowym, a istota postrzegania zmysłowego to nie tylko odbiór bodźca na poziomie receptora, ale także, a może przede wszystkim - jego przetworzenie w ośrodkowym układzie nerwowym z wielokierunkową analizą w korze mózgowej włącznie. Narządy zmysłów mogą stanowić zakończenie pojedynczego włókna nerwowego i być pojedynczym receptorem (np. rozmaite narządy czucia skórnego). Mogą jednak mieć też budowę bardziej złożoną, tworzącą strukturę składającą się z większych skupisk pojedynczych receptorów (np. okolica węchowa błony śluzowej jamy nosowej), albo nawet tworzyć skomplikowany układ odbiorczo-analizujący (np. oko, czy ucho), w którym występujące w ogromnej liczbie receptory stanowią najważniejszy, choć tylko jeden z wielu elementów składowych zwartej całości.

Ponad dwie trzecie informacji ze środowiska zewnętrznego jest odbieranych za pomocą wzroku. Pod wpływem bodźców świetlnych, pochodzących z zewnątrz, w oku powstają impulsy nerwowe, które nerwem wzrokowym są wysyłane do mózgu, zamieniając je na obraz. Na narząd wzroku składa się gałka oczna, aparat ochronny (brwi, rzęsy, powieki, gruczoły łzowe) i aparat ruchowy (mięśnie). Aparat optyczny oka stanowi gałka oczna położona w zabezpieczającym ją przed uszkodzeniem kostnym oczodole. Ponadto funkcję ochronną pełnią łzy, które zawierają sole i antybakteryjne enzymy. Łzy są wytwarzane przez gruczoł łzowy położony pod górną powieką oka. Powieki chronią oczy przed zbyt silnymi bodźcami i świetlnymi uszkodzeniami mechanicznymi. Rzęsy zatrzymują kurz i pył. Brwi osłaniają oczy przed potem spływającym z czoła.

Budowa oka. Oko ma w przybliżeniu kształt kuli o średnicy 24 mm, wypełnionej w większości bezpostaciową substancją (ciałkiem szklistym), znajdującej się pod ciśnieniem pozwalającym na utrzymanie jego kształtu. Zewnętrzną warstwę oka stanowi błona zwana twardówką, jest mocną, matową, nieprzepuszczalną warstwą tkanki łącznej, która chroni oko wewnętrzne i nadaje mu konieczną sztywność. W przedniej części oka znajduje się trochę cieńszy i przezroczysty obszar, zwany rogówką. Przepuszcza ona promienie świetlne do wnętrza oka. Kolejną błoną budującą oko jest naczyniówka. Dzięki licznym naczyniom krwionośnym w niej występującym komórki oka są odżywiane i zaopatrywane w tlen. W przedniej części oka naczyniówka przechodzi w tęczówkę i ciało rzęskowe, zbudowane główne z mięśnie gładkich. Tęczówka reguluje ilość promieni świetlnych docierających w głąb oka przez otwór zwany źrenicą. Za tęczówką i źrenicą jest położona soczewka, załamująca promienie świetlne, które docierają do siatkówki. Soczewka jest umocowana dolnym i górnym końcem za pomocą mięśni ciała rzęskowego. Trzecia błona budująca oko to umieszczona w tylnej części oka siatkówka zbudowana z komórek światłoczułych – pręcików i czopków. W każdym oku człowieka jest około 126 milionów światłoczułych receptorów, 120 milionów pręcików i 6 milionów czopków. Pręciki to receptory bardzo czułe, służą głównie do widzenia w ciemności, zajmują zewnętrzne obszary siatkówki. Czopki są mniej wrażliwe na światło, rozmieszczone są głównie w centrum pola widzenia, a w szczególności w rejonie dołka środkowego. Wykorzystywane są do widzenia w dzień, przede wszystkim do postrzegania barw i konturów. Komórki światłoczułe odbierają wrażenia świetlne i przekształcają je w impulsy nerwowe. Te z kolei nerwem wzrokowym są przekazywane do ośrodka w korze mózgowej i tam interpretowane. Miejsce na siatkówce, z którego odchodzi nerw wzrokowy, jest pozbawione komórek światłoczułych, stąd jego nazwa – plamka ślepa. Miejsce najlepszego widzenia na siatkówce nazwano plamką żółtą. Skupia ona dużą ilość czopków. Oko ludzkie sprawnie przystosowuje się do obserwacji obiektów z różnej odległości, zmieniając kształt soczewki- jest to akomodacja. Jeśli jakiś obiekt znajduje się w odległości, większej niż punkt dali (6m), oko nie akomoduje i jednocześnie się nie męczy. Jest to stan, który można określić jako spoczynkowy. W miarę zmniejszania się

odległości od obiektu następuje odruchowy skurcz mięśni ciała rzęskowego, który powoduje, że soczewka przyjmuje kształt coraz bardziej kulisty (ogniskowa zmienia się w taki sposób, że obraz cały czas skupiony jest na siatkówce). Jeśli jednak obiekt znajdzie się w mniejszej odległości od oka niż punkt bliży, to obraz stanie się nieostry. U dzieci punkt ten znajduje się w odległości około 10 cm, z wiekiem możliwość adaptacji do widzenia z małych odległości maleją.

Mechanizm widzenia.

Promienie świetlne odbite od obiektu wpadaj do gałki ocznej. Na swojej drodze napotykają rogówkę. światło przechodzi przez przednią część twardówki - rogówkę; wpada do oka przez źrenice regulowaną tęczówką - kolorową częścią oka; przechodzi przez soczewkę, która załamuje promienie świetlne; przechodzi przez ciało szkliste; promienie padają na wewnętrzną warstwę oka - siatkówkę (gdzie powstaje odwrócony

obraz),

poprzez nerw wzrokowy i dalsze składniki drogi wzrokowej impulsy nerwowe są przekazywane do ośrodków wzrokowych kory mózgowej. Bardzo ważna jest obecność rodopsyny w pręcikach i jej podobnych barwników w czopkach.

Wady widzenia

- krótkowzroczność – siła refrakcyjna oka jest zbyt duża i promienie skupiane są przed siatkówką- powstaje obraz rozmazany, korekta polega na dobraniu odpowiednich soczewek wklęsłych, rozbieżnych, albo na laserowym modyfikowaniu krzywizny rogówki;

- dalekowzroczność – siła refrakcyjna oka jest zbyt mała i promienie świetlne skupiane są za siatkówką, korekta polega na stosowaniu soczewek wypukłych, skupiających;

- astygmatyzm – siła łamiąca oka nie jest równomierna (przyczyną może być nieprawidłowa krzywizna rogówki). Powstające na siatkówce obrazy są wówczas rozmazane ze względu na nierównomierność skupiania fal świetlnych biegnących z różnych kierunków. Koryguje się tę wadę soczewkami cylindrycznymi (wycinek walca) lub torycznymi (wycinek „beczki”).

Rys. Wady wzroku i ich korekta

Schorzenia oczu

- zaćma (katarakta) – zmętnienie soczewki oka (wynik starzenia się lub urazu); wymiana soczewki – operacyjnie. Objawy: zaburzenia w ocenie odległości, pogorszenie ostrości wzroku, zez lub oczopląs (u dzieci).

- jaskra – wzrost ciśnienia płynu śródocznego (wynik starzenia się organizmu lub stanów zapalnych oka); leczenie farmakologiczne, w bardziej zaawansowanych stadiach konieczna jest interwencja chirurgiczna. Objawami jaskry są między innymi: wzrost ciśnienia płynów gałce ocznej i zaburzenia krążenia krwi w oku. Najpoważniejszym skutkiem tych zjawisk jest degeneracja elementów nerwowych siatkówki. Chory cierpi wówczas na zwężenie pola i niedomaganie ostrości widzenia.

Słuch stanowi drugi w hierarchii ważności zmysł wspierający nas w kontakcie ze światem. Ucho, które mamy z boku głowy, to tylko jedna, najlepiej widoczna część narządu słuchu. organ ten można podzielić na trzy odcinki: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne. Na ucho składa się małżowina uszna, zbudowana głównie ze skóry i chrząstki sprężystej, oraz przewód słuchowy zewnętrzny kończący się błoną bębenkową. W uchu środkowym znajdują się trzy najmniejsze kosteczki ciała ludzkiego - młoteczek, kowadełko i strzemiączko; stanowią one pomost między błoną bębenkową, a okienkiem owalnym, prowadzącym do ucha wewnętrznego. Z kolei w uchu wewnętrznym mieszczą się dwa osobliwe twory: zespół trzech kanałów półkolistych oraz tak zwany ślimak.

Ucho zewnętrzne

Ucho zewnętrzne składa się z przewodu słuchowego zewnętrznego i nieruchomej małżowiny usznej. Małżowina uszna skupia drgania (zwłaszcza wysokie, powyżej 6000 Hz) i odbija je w stronę przewodu słuchowego zewnętrznego. Przewód słuchowy zewnętrzny to nieco zagięta i lekko skręcona rurka, długości ok. 3 cm, początkowo dość szeroka, dalej nieco zwężona, następnie znów rozszerzająca się w pobliżu błony bębenkowej. Błona bębenkowa to właśnie zakończenie przewodu słuchowego zewnętrznego. Błona ma kształt elipsy. Dolna jej część, nosząca nazwę napiętej, jest grubsza i składa się z 3 warstw tkanki łącznej; górna – tzw. wiotka, jest cieńsza i składa się z 2 warstw tkanki łącznej. Błona bębenkowa wytrzymuje ciśnienie ok. 1 atmosfery.

Ucho środkowe

W skład ucha środkowego wchodzą: jama bębenkowa, układ komórek powietrznych oraz trąbka słuchowa (trąbka Eustachiusza) łącząca jamę bębenkową z nosową częścią jamy gardłowej. Trąbki słuchowe doprowadzają powietrze do jam bębenkowych. Dzięki temu dochodzi do wyrównania ciśnień między uchem środkowym a otaczającym człowieka powietrzem. Jama bębenkowa ma kształt zbliżony do soczewki dwuwklęsłej. W przedniej jej ściance

znajduje się błona bębenkowa, w tylnej dwa okienka: owalne i okrągłe. Błonę bębenkową łączy z okienkiem owalnym łańcuch kosteczek słuchowych składający się z młoteczka, kowadełka i strzemiączka. Tuż za błona bębenkową leży młoteczek, za nim znajduje się kowadełko. Wymienione kosteczki słuchowe przewodzą drgania błony bębenkowej, umożliwiają usłyszenie słabych drgań i chronią ucho wewnętrzne przed zbyt silnymi drganiami.

Ucho wewnętrzne

Ucho wewnętrzne czyli błędnik mieści się wewnątrz kości skroniowej. Składa się ono z przedsionka, ślimaka oraz kanałów półkolistych (będących narządem zmysłu równowagi). Błędnik jest tworem kostnym, wewnątrz którego mieści się błędnik błoniasty. Rolę narządu słuchu pełnią przedsionek i ślimak. Wewnątrz przewodu ślimakowego znajduje się organ lub narząd Cortiego, składający się z 24 000 włókienek zwanych strunami słuchowymi. To one umożliwiają nam słyszenie i rozróżnianie ogromnej gamy dostępnej nam skali dźwięków. Kiedy fala powietrza uderza w bębenek, ugina się on do wewnątrz, na skutek czego łańcuch kosteczek słuchowych zmienia swoje położenie. Strzemiączko wsuwa się głębiej do okienka owalnego i wywiera nacisk na ciecz znajdująca się w uchu wewnętrznym. Strzemiączko nie pozostaje długo w tym położeniu. Przez skurcz mięśnia łączącego je z kowadełkiem pociąga koniec kowadełka ku dołowi i wszystkie kosteczki łańcucha wracają na miejsce, a ciecz ucha wewnętrznego zostaje zwolniona od nacisku. Na drgania cieczy reagują struny słuchowe umieszczone w ślimaku, które tworzą mechaniczny układ rezonujący. Zostają wzbudzone impulsy nerwowe, które nerwem słuchowym biegną do ośrodka słuchu

Ucho ludzkie jest wrażliwe na bardzo szeroką gamę dźwięków. Prawidłowe słyszenie można określić dwoma parametrami: częstotliwością i natężeniem dźwięku. Najistotniejsze dla prawidłowego funkcjonowania jest słyszenie w zakresie pasma mowy (od 250 do 8000 Hz). Za normę słyszenia przyjmuje się próg słyszenia pasma mowy (0 do 30 dB)

Kolejnym narządem zmysłu jest węch. Istota tego zmysłu zasadza się na umiejętności rozpoznawania występowania określonych związków chemicznych lub ich mieszanin w otoczeniu. Zapachy odczuwa się na skutek kontaktu związków o własnościach zapachowych z receptorami, które są w stanie je rozpoznawać i przesyłać odpowiednie sygnały do mózgu. U człowieka receptory zapachowe znajdują się w kanałach nosowych, w ich szczytowej części, tuż pod oczami i częściowo między nimi. Są one zgrupowane w dwa obszary, o powierzchni ok. 2,5 cm², zawierające w sumie przeciętnie ok. 50 000 000 komórek receptorowych. Z receptorów impuls nerwowy przekazywany jest do opuszki węchowej zlokalizowanej bezpośrednio nad receptorami, poniżej płatów czołowych kory mózgowej. Następnie informacje przekazywane są do węchomózgowia. Przekaz tych bodźców ma charakter szybki i bezpośredni, w odróżnieniu od np.: zmysłu dotyku czy wzroku, gdzie między zmysłem a korą mózgową odpowiedzialną za przetwarzanie odpowiednich informacji jest wiele pośrednich stacji przekaźnikowych. Ludzie nie mają dobrego węchu, niemniej jednak są w stanie odróżnić około 10000 różnych substancji chemicznych na podstawie ich zapachu. Jest to możliwe nie dlatego, że w nosie człowieka występuje 10 000 różnych typów komórek zapachowych; zapach jest kombinacją wrażeń pochodzących od różnych substancji. Można wyróżnić siedem głównych grup zapachowych: kamforową, piżmową, kwiatową, miętową, eterową, ostrą i cuchnącą.. Czułość zmysłów zapachu i smaku w olbrzymim stopniu zależy od liczby i gęstości odpowiedzialnych za te zmysły komórek czuciowych.

Zmysł smaku podobnie jak zmysł węchu, jest zmysłem chemicznym, co oznacza, że receptory smakowe reagują pobudzeniem na substancje chemiczne. W kubkach znajdują się receptory smakowe. Dzięki nim rozpoznajemy pięć smaków: słodki, kwaśny, słony, gorzki oraz tak zwany smak umami-mięsny. Substancje chemiczne, które są rozpuszczone w ślinie wnikają do wnętrza kubka i pobudzają receptory smakowe. Powstają impulsy nerwowe, które odpowiednimi nerwami przekazywane są do ośrodków w korze mózgowej. Tu następuje ich rozpoznanie i interpretowanie- powstaje wrażenie smaku. Zmysł smaku współdziała ze zmysłem węchu, czego dowodem jest słabe odczuwanie smaku zjadanych potraw, gdy zmysł węchu jest zablokowany, np. podczas kataru. Kubki smakowe nie są wieczne. Powoli zanikają w okresie starości mamy ich już tylko połowę początkowej liczby.

Dotyk (układ czuciowy) jest uznawany za jeden ze zmysłów, jednak wrażenia określane łącznie jako dotyk są kombinacją sygnałów przesyłanych przez komórki reagujące na ciepło lub zimno, nacisk oraz uszkodzenie (ból).

Zmysł dotyku mieści się w skórze. Wśród narządów czucia można wyróżnić:

narządy czucia powierzchniowego - występują w skórze w postaci tzw. ciałek odbierających wrażenia dotykowe, ciepła, zimna, nacisku, pieczenia, swędzenia itp. Są rozmieszczone nierównomiernie (najwięcej znajduje się na wargach, opuszkach palców, podeszwach stóp, a najmniej w skórze grzbietu)

narządy czucia głębokiego - leżą głęboko pod skórą (np. w mięśniach, stawach, więzadłach) i odbierają z nich różne wrażenia (np. ból przy stanach zapalnych tych narządów). Są one bardzo podobne do ciałek czucia powierzchniowego. Dzięki nim oceniamy też kształt, ciężar, elastyczność, twardość itp. ujmowanego ręką przedmiotu.

Zmysł dotyku spełnia bardzo ważną funkcję obronną. W momencie zadziałania czynnika szkodliwego, powodującego ból, następuje automatyczny ruch ciała, mający na celu uniknięcie kontaktu z czynnikiem wywołującym ból.

Bibliografia:1. „Ciekawa biologia”, WSiP2. „Biologia”, OPERON3. http://resmedica.pl/archiwum/rmart0009.html